用于优化使用在中间电路中的电容的方法和电路技术

本发明专利技术涉及一种用于优化使用在中间电路中的电容的电路以及方法，该中间电路具有用于连接电容的高压侧的连接端和接地侧的连接端。设置有用于获取在该电路的第一部分中的电压的变化的获取单元以及平衡单元。在此平衡单元被设置为，通过将电能馈入到接地侧的连接端中至少部分地平衡该变化。对此该平衡单元包括模拟放大器和数字放大器，其中该模拟放大器的输出端用于为数字放大器提供输入量。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种用于优化使用在中间电路中的电容的电路以及方法，该中间电路具有用于连接电容的高压侧的连接端和接地侧的连接端。设置有用于获取在该电路的第一部分中的电压的变化的获取单元以及平衡单元。在此平衡单元被设置为，通过将电能馈入到接地侧的连接端中至少部分地平衡该变化。对此该平衡单元包括模拟放大器和数字放大器，其中该模拟放大器的输出端用于为数字放大器提供输入量。【专利说明】用于优化使用在中间电路中的电容的方法和电路
本专利技术涉及一种用于优化使用在中间电路中的电容的方法以及电路。本专利技术在此尤其涉及用于车辆的电源电路的中间电路，在该中间电路中能够在蓄能器和发动机侧的逆变器之间出现电压纹波。
技术介绍
越来越多的私人交通的电气化导致了，在电可驱动的车辆中出现明显更高的电压(400V或者更大的范围)并且其是待处理的，就像其直到几年前出现在车辆车载电路中一样。在(大多是电化学的)蓄能器中实现作为直流电压的能量的存储时，通常采用逆变器(直流电压-交流电压变换器)，以为电动马达(或者发电机)提供(三相)交流电压或者将交流电压从(发电机供电的)电动机中转送到电化学蓄能器中。通过通常包括开关转换器的逆变器，在车载电路电压上以交流电压的形式施加干扰量，其能够导致车载电路故障以及电磁兼容性的问题。为了抑制由逆变器产生的干扰量，通常在蓄能器和逆变器之间设置所谓的中间电路电容，其在靠近提高的电压时吸收能量，且因此为电压峰值“加弹簧”，且在电压下降的情形下释放电能，且因此“支撑”车载电路。在图1中示出了这种系统。蓄电能200通过所谓的接触器201、202与逆变器203连接。逆变器203的输入端和蓄电池200与中间电路电容CO并联连接。逆变器203将高压直流电压转变成三相交流电压，该三相交流电压被提供给电动机204。中间电路电容器CO的任务是，抑制由逆变器在逆变器的直流电压侧引起的交流电压部分。在轿车驱动
这种电容器通常具有0.5到1.5mF的电容量且由于需要超过400V的抗电强度而非常大且昂贵。 此外根据图2已知一种用于提供预定义的输入阻抗的有源电路，其中第一运算放大器301和第二运算放大器302与分压器连接，该分压器由阻抗Z1、Z2、Z3、Z4和Z5组成，提供了预定义的输入阻抗Zin = (Z1XZ2XZ3)/(Z2XZ4)。因为图2中所示的电路的工作原理和工作方式对本领域技术人员是已知的，因此对此不再深入。 一种用于减小可用的电容器的途径在于，在消除电压纹波时提供用于动态支持电容器的电路。其设置为，在与高压直流电压车载电路中的平均电压相比更小的电压的情况下向高压直流电压车载电路中馈入电能并且相反地在与高压直流电压车载电路中的平均电压相比更高的电压的情况下从高压直流电压车载电路中引出电能。对于电能主动引入到高压车辆电路或者从高压车辆电路中主动引出目前还没有已知的解决高效率和在其提高时的动态缺陷之间的冲突的方案。
技术实现思路
前述需求根据本专利技术通过具有用于优化使用在中间电路中的电容的特征的电路以及具有用于优化使用在中间电路中的电容的的特征的方法来满足。相应地该电路尤其能够用作车辆的电源电路的中间电路。其有利于在中间电路中的电容的优化应用，如其例如存在于可电驱动的交通工具中。依据本专利技术的电路包括用于连接电容的至少一个高压侧的连接端和接地端的连接端。该电容在此设置并布置为降低干扰性的交流电压信号(“电压纹波”)，例如其由于逆变器中的切换操作能够在电化学的蓄能器和电可驱动的车辆的逆变器之间的直流电压侧出现。当接地侧的连接端朝向较低的电势布置时，其中在接地侧的连接端和电接地端之间还能够设置其他的元件，高压侧的连接端在此与电的高压直流电压电连接。此外依据本专利技术的电路包括用于获取电路的第一部分的电压的变化的获取单元。电路的第一部分在此，同高压侧的连接端一样，被分配给高压直流电压。换言之该获取单元能够从电路的第一部分取出电信号，据此其能够获取直流电压上的电压纹波。此外依据本专利技术的电路包括平衡单元，其被设置为，通过将电能馈入到接地侧的连接端中并且因此馈入电容中，以至少部分地平衡该变化。这能够例如通过电流实现，该电流响应获取单元的信号通过平衡单元经过接地侧的连接端流入电容中。在此根据本专利技术该平衡单元包括模拟放大器和数字放大器，其中，该模拟放大器的输出端用于为数字放大器提供输入量。该模拟放大器在此能够例如通过一个或者多个晶体管以及连续的控制量实现。与此相对该数字放大器能够通过切换过程使其输出量适应输入量。该数字放大器的一个示例为D类放大器。通过依据本专利技术的作为放大前级的模拟放大器的装置对于数字放大器出现混合放大器，该混合放大器结合快速模拟输出级(虽然其具有更高的损耗)的优点和数字放大器的效率优势。 下文阐述本专利技术的优选的改进。 优选地该数字放大器在此被设置为，将电能馈入到电容的接地侧的连接端中。这发生在获取单元的作用下，该获取单元为平衡单元提供干扰量，响应于接收模拟放大器结合数字放大器产生补偿量并且将其馈入接地侧的连接端中。通过这种方式在中间电路中作为元件设置的电容的优化应用成为了可能，因为该电容被动态增大。 进一步优选地该电路具有第一电流镜和第二电流镜。在此第一电流镜的第一晶体管被设置为，将在模拟放大器的第一输入电压上的模拟放大器的供电电流镜像到第二晶体管上。此外第二电流镜的第三晶体管被设置为，将在模拟放大器的第二输入量上的模拟放大器的供电电流镜像到第四晶体管上。在此该模拟放大器能够包括运算放大器，该运算放大器对称地布置在供电电压+UB或者-UB之间。该模拟放大器的第一或者第二输入量根据运算放大器的输入端上的电压差调节。该晶体管能够被实施为双极型或者是场效应晶体管(例如M0SFET)。该由第二或者第四晶体管镜像的电流有利于平衡单元的输出量。该放大器的模拟实现能够实现关于由获取单元提供的输入量的快速镜像时间。 进一步优选地该第二晶体管和/或第四晶体管能够分别被实施为功率晶体管。通过这种方式增大由模拟放大级可实现的输出量(或者在平衡单元的输出量上的部分)。 进一步优选地该电容的高压侧的连接端能够布置在电路的第一部分和电容的接地侧的连接端之间。通过这种方式由获取单元获取的信号通过该电容从由平衡单元输出的信号解耦。 进一步优选地该获取单元能够包括高通滤波器和/或带通滤波器和/或微控制器。通过这种方式能够通过由获取单元从直流电压高压网络中获取的信号，将干扰量从直流电压中分离并且单独进行处理。通过使用微控制器例如数字滤波是可能的。除此之外能够通过微控制器实现延迟环节、逆变器等，其信号处理的灵活性已经在获取单元内明显提闻。 进一步优选地该平衡单元还包括第一存储电容器，该第一存储电容器被设置为，存储来自中间电路用于为平衡单元供电的能够。通过这种方式该平衡单元通过直流电压网络提供电能并且不需要单独供电。 此外该平衡单元优选地包括作为整流器的直流电压-直流电压(DC/DC)转换器以及用于缓冲电能的第二存储电容器。在此第一存储电容器布置在模拟放大器的正的供电连接端和电的接地端之间并且第二存储电容器布置在模拟放大器的负的供电电压连接端和电的接地端之间。为了均衡存储在第一存储电容器和第二存本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电路，尤其是用于车辆的能量车载电路的中间电路，其用于优化使用在中间电路中的电容(C0)，所述电路包括：‑用于连接电容(C0)的高压侧的连接端(8)和接地侧的连接端(9)；‑用于获取在所述电路的第一部分中的电压的变化的获取单元(C1、R5、12)，以及平衡单元(11)，其中所述平衡单元(11)被设置为，通过将电能馈入到所述接地侧的连接端(9)中来至少部分地平衡所述变化，并且其中所述平衡单元(11)包括：‑模拟放大器(16)以及‑数字放大器(17、18、T5、T6)，其中，所述模拟放大器(16)的输出端用于提供所述数字放大器(17、18、T5、T6)的输入量。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：S·布茨曼，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：德国;DE